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玻璃鋼復(fù)合材料拉擠型材最大的特點是什么?
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所謂纖維增強復(fù)合材料就是由增強纖維材料(玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等),與基體材料經(jīng)過纏繞,模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料。FRP拉擠型材,就是由拉擠工藝連續(xù)生產(chǎn)的長條形FRP制品。
土木工程結(jié)構(gòu)往往具有長達(dá)數(shù)十年的設(shè)計使用壽命,而在試驗室環(huán)境下FRP的耐久性試驗僅能進(jìn)行數(shù)十個月。因此,為了測試FRP的耐久性,常在試試驗試驗室內(nèi)利用有限的時間進(jìn)行加速老化試驗來模擬FRP在數(shù)十年后的表現(xiàn)。自然界的風(fēng)吹雨打等因素,對FRP的老化起決定性作用的包括:浸水/潮濕、浸堿溶液、浸酸溶液、高/低溫、紫外輻射、凍融循環(huán)、干濕循環(huán)及其組合作用。
自20世紀(jì)70年代以來,就有很多相關(guān)的試驗,總結(jié)起來,主要是以下幾個方面:
·溶液條件:浸水條件下FRP的老化嚴(yán)重。水的入侵會導(dǎo)致纖維和樹脂的界面破壞,從而影響FRP的力學(xué)性能;浸水時間的增長、堿性環(huán)境和高溫環(huán)境都會加劇復(fù)材的腐蝕。
·水的溶解作用:水對FRP的溶解作用受到多方面影響,如溫度、孔隙率等。
·外部應(yīng)力作用:短期來看,纖維在外部應(yīng)力下被拉直,有利于FRP強度的增強;但長期來看,外加應(yīng)力會增加FRP的吸水率,導(dǎo)致材料的加速老化。
·高溫:高溫對FRP的抗壓強度、質(zhì)量損失和抗沖擊能力都有顯著的影響。
·低溫:單純低溫條件的影響較小,但在潮濕環(huán)境下,低溫和水入侵的共同作用會導(dǎo)致FRP內(nèi)部產(chǎn)生裂紋以及纖維和樹脂的界面分離,不利于材料耐久性。
·自然環(huán)境:自然條件下FRP往往面臨多種環(huán)境條件的復(fù)合作用。溫度、水和紫外線的共同作用下,F(xiàn)RP的后固化效應(yīng)會導(dǎo)致彈模增大;同時海水中FRP的侵蝕問題往往比陸地上更為嚴(yán)重。
·試驗因素:全世界范圍內(nèi)的FRP耐久性試驗具有較大的離散度,因此難以直接從試驗中得到一個通用的結(jié)論。FRP材料的離散度主要體現(xiàn)在:
1.老化機理復(fù)雜,F(xiàn)RP的腐蝕可能發(fā)生在樹脂、樹脂與纖維的界面以及纖維;
2.纖維和樹脂種類繁多,不同的FRP常由不同搭配及比例的纖維和樹脂組成,因此試驗結(jié)果會有差異;
3.FRP生產(chǎn)工藝不同,會導(dǎo)致材料的纖維含量、材料的組織結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生差異,從而對材料的力學(xué)性能和耐久性能產(chǎn)生影響。
FRP在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用歷史較為短暫,現(xiàn)有研究已表明FRP的力學(xué)性能在長期環(huán)境作用下會表現(xiàn)出不同程度的下降,因此,對其耐久性的研究將直接影響FRP的設(shè)計和使用,也對未來推廣FRP材料具有重要的意義。